宇宙线缪子散射成像模拟与算法研究

发布时间：2021-09-04 19:30

　　本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算。基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序。在模拟数据的基础上,实现并改进了两种主要的宇宙线缪子散射成像算法。根据模拟和成像结果,1 m×1 m成像系统可在10 min内检测到被重元素屏蔽的核材料。10 cm×10 cm成像系统的缪子事例触发率为0.16 s^-1,要获得较为清晰的成像结果,要求探测器位置分辨率达到300μm,探测器增益为1 000时实际测量事例至少需要20 h。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

多次库仑散射示意图

图2示出不同材料对应的动能为3 GeV的宇宙线缪子的散射密度。由图2可见,用散射密度可很好地区分低(Z≤20)、中(20<Z<74)、高(Z≥74)原子序数的材料。2 宇宙线缪子散射成像模拟

宇宙线缪子在穿过探测器和物体的过程中会发生电离和多次散射,这些物理规律可用Geant4中定义的物理模型计算。而缪子在探测器灵敏体积内引起电离,电子离子对漂移、电子雪崩放大及产生感应信号的过程可用Garfield[9]提供的相关接口进行计算。通过定义G4VFastSimulationModel的子类GarfieldG4-FastSimulationModel可实现Geant4和Garfield物理模型的转换。3 PoCA算法


本文编号：3383874